Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования 9
1.1. Качество воздуха в малообъемных помещениях в АПК 9
1.2. Качество воздуха бытовых и общественных помещений 13
1.3. Классификация пыли и аэрозолей 16
1.4. Требования к воздушньм фильтрам для очистки воздуха в малообъемных помещениях 18
1.4.1. Требования к системам очистки приточного воздуха 20
1.4.2. Требования к системам очистки рециркуляционного воздуха 20
1.4.3. Требования к системам очистки воздуха, удаляемого из помещений 21
1.5. Анализ способов и систем очистки воздуха в малообъемных помещениях 22
1.6. Анализ воздушных фильтров для очистки воздуха в малообъемных помещениях 24
1.7. Анализ процессов в электрофильтре при очистке воздуха 32
1.7.1. Зарядка частиц 33
1.7.2. Движение заряженных частиц к осадительным электродам 34
1.7.3. Осаждение и поведение заряженных частиц на осадительных электродах 38
1.7.4. Эффективность очистки воздуха в электрофильтре 40
Выводы по главе 1. Задачи исследования 42
Глава 2. Теоретические предпосылки к расчету параметров электростатического фильтра 44
2.1. Морфологический анализ и синтез технических решений при разработке электростатического фильтра 44
2.2. Выбор параметров ЭСФ 48
2.2.1. Расчет аэродинамического сопротивления ЭСФ 52
2.3. Анализ процессов улавливания аэрозольных частиц в электростатическом фильтре 54
2.3.1. Движение частиц в электростатическом поле 55
2.3.2. Определение численного значения gradE в электростатическом фильтре 63
2.3.3. Осаждение и поведение заряженных частиц на осадительных электродах в ЭСФ 64
2.3.4. Эффективность очистки воздуха в электростатическом фильтре 66
2.4. Энергетический коэффициент полезного действия воздушных фильтров 67
Выводы по главе 2 72
Глава 3. Программа и методики экспериментальных исследований 74
3.1. Программа экспериментальных исследований 74
3.2. Определение напряженности электрического поля в системе плоских электродов «диэлектрик-диэлектрик» 74
3.3. Исследование концентрации и дисперсного состава частиц аэрозоля воздушной среды малообъемных помещений 80
3.4. Исследование конвективных потоков в малообъемных помещениях .82
3.5. Исследования эффекта осаждения частиц аэрозоля в ЭСФ (предварительный эксперимент) 83
3.6. Разработка экспериментального стенда для испытаний электростатического фильтра 84
3.7. Исследование зависимости степени очистки от основных режимных и конструктивных параметров 85
3.8. Исследование аэродинамического сопротивления ЭСФ 87
3.9. Исследование работы электростатического фильтра в малообъемном помещении 87
Заключение по главе 3 89
Глава 4. Результаты экспериментальных исследований 90
4.1. Исследование напряженности электрического поля в системе плоских диэлектрических электродов 90
4.2. Исследование воздушной среды в малобъемных помещениях АО «Птицефабрика Челябинская» 95
4.3. Исследование воздушной среды малообъемных помещений ЧГАУ 101
4.4. Исследование конвективных потоков в малообъемных помещениях 105
4.5. Исследования эффекта осаждения частиц аэрозоля в ЭСФ 106
4.6. Исследование зависимости степени очистки ЭСФ от концентрации аэрозоля на входе 107
4.7. Исследование основных зависимостей электростатического фильтра 108
4.7.1. Исследование зависимости степени очистки ЭСФ от активной длины фильтра 109
4.7.2. Исследование зависимости степени очистки ЭСФ от напряжения питания 110
4.7.3. Исследование зависимости степени очистки ЭСФ от межэлектродного расстояния 110
4.7.4. Исследование зависимости степени очистки ЭСФ от скорости воздушного потока 110
4.7.5. Вольтамперная характеристика электростатического фильтра 111
4.7.6. Аэродинамическое сопротивление электростатического фильтра 112
Выводы и основные результаты по главе 4 113
Глава 5. Экономическая эффективность системы очистки вентиляционного и рециркуляционноро воздуха в малообъемных помещениях .. 115
5.1. Сравнительный технико-экономический расчет удельных затрат на очистку единицы объема воздуха для различных типов фильтра 115
5.2. Расчет экономии энергии на отопление при использовании систем очистки рециркуляционного воздуха 117
Методика расчета экономии энергии на нагрев приточного воздуха 120
Основные выводы и результаты по главе 5 122
Общие выводы и результаты 123
Литература 125
Приложения 135
- Анализ воздушных фильтров для очистки воздуха в малообъемных помещениях
- Движение частиц в электростатическом поле
- Определение напряженности электрического поля в системе плоских электродов «диэлектрик-диэлектрик»
- Исследование воздушной среды в малобъемных помещениях АО «Птицефабрика Челябинская»
Введение к работе
Актуальность темы. Индустриализация и концентрация сельскохозяйственного производства, наряду с несомненными положительными факторами, сопряжены с рядом серьезных проблем, одной из которых является очистка и обеззараживание воздуха. Воздушный бассейн крупных животноводческих и птицеводческих комплексов, кормозаводов и цехов, населенных пунктов содержит большое количество загрязнителей, негативно влияющих на технологические процессы, качество сельскохозяйственной продукции и здоровье людей. В сельскохозяйственном производстве функционирует немало помещений, к воздушной среде которых предъявляются повышенные требования по чистоте (ветеринарные и зоотехнические лаборатории, аптеки, инкубатории и т.д.). Существующие в настоящее время одно- и двухзонные электрофильтры применяются, как правило, для очистки больших и сильно загрязненных объемов воздуха. Использование данных аппаратов очистки воздуха в небольших по объему помещениях нецелесообразно.
В связи с этим для снижения концентрации загрязнений в малообъемных сельскохозяйственных помещениях необходимы электрофильтры, отвечающие санитарно-гигиеническим требованиям, с низким потреблением энергии, надежные и недорогие. В связи с изложенным выбрана тема исследования.
Целью работы является разработка технических средств электроочистки для снижения загрязнения воздуха сельскохозяйственных малообъемных помещений.
Для решения данной научной задачи предусматривалось:
-
Разработать и исследовать электростатический фильтр для очистки воздуха в сельскохозяйственных малообъемных помещениях.
-
Разработать аналитический аппарат расчета эффективности электростатического фильтра.
-
Разработать, исследовать и провести испытания систем электрофильтрации воздуха на основе электростатического фильтра.
-
Дать экономическую оценку предлагаемых систем очистки воздуха
Объектом исследования является совокупность элементов, влияющих на процессы загрязнения и очистки воздуха в сельскохозяйственных малообъемных помещениях.
Предметом исследования являются взаимосвязи режимных и конструктивных параметров электростатического фильтра с количественно-качественными показателями процесса очистки воздуха в малообъемных помещениях и закономерности данного процесса.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
разработан электростатический фильтр (ЭСФ) без зоны искусственной зарядки частиц с осадительными пластинами, выполненными из диэлектрического материала;
получено эмпирическое выражение для определения напряженности электрического поля в системе плоских электродов «диэлектрик - диэлектрик»;
разработан аналитический аппарат расчета степени очистки электростатического фильтра;
получены зависимости степени очистки ЭСФ от основных режимных и конструктивных параметров.
Практическая ценность работы. По результатам теоретических и экспериментальных исследований разработаны технологии, методы и технические средства электроочистки воздуха в сельскохозяйственных помещениях.
Разработанные средства электроочистки при работе в режиме внутренней рециркуляции обеспечивают снижение концентрации загрязнений воздуха в малообъемных помещениях, а также снижение энергозатрат.
Внедрение. Разработанная система электрофильтрации воздуха на основе электростатических фильтров внедрена в лаборатории анализа качества зерна ООО «Субутакский элеватор» (Челябинская обл.).
Материалы теоретических и экспериментальных исследований электростатического фильтра используются в учебном процессе Челябинского государственного агроинженерного университета. Внедрения подтверждаются соответствующими документами, приложенными к диссертации.
Апробация. Результаты теоретических и экспериментальных исследований докладывались, обсуждались и получили одобрение на ежегодных научно-практических конференциях ЧГАУ в период с 1995 по 2000 гг.
Публикации. По результатам исследований опубликовано шесть научных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, списка литературы (103 наименования) и 4 приложения. Содержание работы изложено на 137 страницах машинописного текста, включая 46 рисунков, 12 таблиц.
Анализ воздушных фильтров для очистки воздуха в малообъемных помещениях
В настоящее время имеется большое разнообразие газоочистных аппаратов, разработанных и выпускаемых для различных отраслей народного хозяйства. Охватывать все аппараты в единую классификацию не имеет смысла, так как спектр их применения очень широк, и характеристики аппаратов существенно отличаются между собой. В литературе [59,67,74,87,88] приводятся различные типы классификаций газоочистного оборудования. Разделить аппараты газоочистки можно по следующим критериям: область применения; принцип действия; степень (эффективность) очистки по дисперсному составу; производительность; пылеемкость; максимальная запыленность газа и т.д. Часто приведенные выше критерии в определенной степени влияют друг на друга, и в зависимости от них выбирается наиболее подходящая классификация.
В качестве основы для классификации пылеулавливающих аппаратов по принципу действия воспользуемся схемой, предложенной Старком [82]. Дополним ее новыми разработками (пунктирные линии, рис.1.4).
Данная классификация пылеуловителей не претендует на абсолютность, т.к. существует значительное число аппаратов, работа которых основана на совмещении различных принципов осаждения, поэтому данную классификацию следует рассматривать как условную, позволяющую, тем не менее, достаточно наглядно охватить большинство существующих пылеуловителей.
По ГОСТ 12.2.043-80 все пылеуловители делятся на три класса (табл.1.2). К фильтрам III класса относятся главным образом механические фильтры для очистки больших объемов воздуха (более 20 тыс. м3/ч), запыленностью 0,5 мг/м3 и более, при повышенном содержании крупных фракций пыли (10 мкм и более) Это пылеосади-тельные камеры, циклоны, скрубберы, сухие панельные фильтры типа ФР, рулонные типа ФРП, ячейковые фильтры типа ФЯВ, губчатые, волокнистые и т.п.
К фильтрам II класса относятся карманные фильтры типа ФВ182 и ФВ3002 для очистки воздуха перед воздуховодами. Их назначение -предохранение внутренней отделки и оборудования вентилируемых помещений от загрязнения отложениями мелкодисперсной пыли, содержащейся в воздухе, подаваемом в помещения. Для продления сроков использования по необходимости их следует устанавливать в качестве 2 ступени после более пылеемких фильтров III класса. Фильтры I класса используются для поддержания в производственных помещениях заданной в соответствии с технологическими требованиями чистоты воздуха (предприятия точного приборостроения, радиоэлектронной, фармацевтической и некоторых других отраслей промышленности). А также для очистки приточного и рециркуляционного воздуха в бытовых и административных помещениях для создания условий нормальной жизнедеятельности человека.
В связи с тем, что наша работа предусматривает очистку воздуха в малообъемных помещениях, мы не будем останавливаться на высокопроизводительных пыле- и золоуловителях для очистки промышленных выбросов.
По представленным классификациям наибольший интерес в плане решения задач очистки воздуха в малообъемных помещениях представляют фильтры II класса (табл.1.2). Существующие аппараты очистки отличаются не только по эффективности и пылеемкости, но и по конструкции и принципу осаждения взвешенных частиц.
В литературе [74,87] существует термин - воздушные фильтры. Под ним подразумеваются фильтры для обеспыливания атмосферного приточного воздуха, кондиционирования и воздушного отопления производственных, служебных и общественных зданий; подачи воздуха на технологические нужды. В России и за рубежом существует большое количество разработок и серийно выпускаемых воздушных фильтров для жилых, общественных и производственных малообъемных помещений. В основном системы для очистки воздуха в МОП состоят из нескольких ступеней. Это вентилятор, предфильтр, основной фильтр, газовый фильтр или уловитель и иногда на последней стадии обработки воздуха применяется генератор отрицательных ионов и озона [81,96-104]. В качестве предфильтров используют материалы для грубой очистки воздуха от крупнодисперсных частиц, в основном такими материалами являются, стекловолокно, тканные материалы, обладающие относительно небольшим аэродинамическим сопротивлением. Основными фильтрами могут являться также волокнистые, тканевые или пористые нетканные материалы, но с более высокой степенью очистки и, как следствие, с высоким аэродинамическим сопротивлением [74,81,83] .
Также в качестве основных фильтров применяют электрические фильтры с зоной зарядки [74,81,83,93-96,98,99,102,103]. В зарубежной литературе такие фильтры называют электростатическими или электронными [81,93-99,102,103]. Практически все они имеют один и тот же принцип действия, описанный нами в п. 1.7. В качестве осадительных пластин используется металл, чаще всего алюминий. В таблице 1.3 приводятся характеристики некоторых фильтров. При выборе фильтров для сравнительного анализа мы брали те фильтры, которые наиболее распространены и имеют достаточно подробное описание и характеристики в литературе.
Учитывая все характеристики, которыми обладают существующие аппараты очистки воздуха можно сделать вывод, что наиболее полно санитарным требованиям к аппаратам очистки отвечают электрические фильтры. По сравнению с другими фильтрами они обладают рядом несомненных преимуществ: высокая степень очистки, низкое аэродинамическое сопротивление, способность улавливать частицы размером от 10 до 0,007 мкм и менее, возможность автоматизации всех процессов очистки, возможность простой регенерации фильтрующего элемента, малое собственное потребление электроэнергии, низкая себестоимость очистки.
Необходимо также отметить прямое бактерицидное и бактериостатическое воздействие сильных электростатических полей на микроорганизмы. Озон и атомарный кислород, образующиеся в процессе фильтрации, в допустимой концентрации, создают эффект дезодорации.
К недостаткам электрофильтров необходимо отнести, прежде всего, их относительно большую стоимость и потребность в высококвалифицированном обслуживающем персонале. Коронный разряд, применяемый в электрофильтрах, изменяет газовый состав воздуха, что в некоторых случаях недопустимо. Пробой межэлектродного промежутка, в случае попадания в него крупной частицы, резко снижает эффективность электрофильтра.
В настоящее время как у нас в стране, так и за рубежом в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства используется большое разнообразие электрофильтров различных конструкций. Конструктивные и технические параметры электрофильтра определяются, в основном, технологическими условиями его работы: составом и свойствами частиц пыли, температурой, давлением, влажностью и составом газов, требуемой степенью очистки и т.д.
Электрофильтры разделяются на однозонные и двухзонные. В од-нозонных электрофильтрах зарядка и осаждение частиц происходит в одной и той же зоне, а в двухзонных в двух последовательно расположенных зонах - зоне зарядки и зоне осаждения.
Двухзонные электрофильтры применяются в основном для очистки вентиляционного воздуха в системах кондиционирования, а однозонные аппараты получили широкое применение для очистки промышленных газов [12,17,59,83].
Применение электрофильтрации в сельском хозяйстве развивалось в направлении очистки воздуха на крупных животноводческих и птицеводческих комплексах. Большой вклад в развитие данного направления внесли такие ученые как Басов. A.M., Изаков Ф.Я., Возмилов А.Г., Файн В.Б., Фалилеев Н.А., Классен Ю.В., Тайманов СТ. и др. [16,17,33,34,55,78,84]. Лишь в последние годы, в основном за рубежом, появились серийно выпускаемые аппараты для электрофильтрации небольших объемов воздуха [57,58,77,93-99,102].
Движение частиц в электростатическом поле
На основании (1.1) на частицу в ЭСФ, по нашему мнению будут действовать следующие силы XF=Fg+F7C+Fir +FC (2.14)
В отличие от (1.2) в (2.14) отсутствует сила, обусловленная электрическим ветром. Данная сила нами не рассматривается в связи с тем, что в ЭСФ отсутствует коронный разряд, являющийся источником электрического ветра.
Сила тяжести / . Учитывая то, что ЭСФ предназначен для очистки воздуха от мелкодисперсной пыли, действие силы тяжести будет невелико и ею можно пренебречь (п.1.7.2.).
Кулоновская сила FK. Электрическая сила FK зависит от напряженности поля Е и естественного заряда частиц gW , т.е. при этом частицы могут иметь как положительный, так и отрицательный заряд, либо заряд равный нулю. Рассмотрим вопрос естественного заряда частиц более подробно и сделаем количественную оценку величины FK.
Естественный заряд. Под естественным зарядом мы понимаем заряд, который имеет частица перед входом в ЭСФ. В зависимости от физико-химических свойств частиц, а также от того, каков механизм его образования, большинство частиц аэрозоля имеют заряд определенной величины и полярности. В [30] отмечается, что около 95% частиц взвешенных в воздухе могут быть заряжены положительно или отрицательно.
Естественная зарядка частицы, находящейся в воздушной среде, может происходить за счет [12]:
- зарядки путем осаждения на поверхности частицы ионов из объема воздушной среды, окружающего частицу;
- зарядки путем механической, химической и тепловой электризации.
Ионы оседают на поверхности частиц за счет следующих сил:
- во-первых, часть силовых линий внешнего поля пересекает поверхность частицы. Ионы, движущиеся вдоль этих линий, сталкиваются с частицей и удерживаются на ее поверхности за счет сил зеркального отображения;
- во-вторых, частица поляризуется во внешнем поле. Это приводит к искривлению силовых линий результирующего (внешнего и поляризованного) поля и увеличению числа линий, пересекающих поверхность частицы. На частицу попадают ионы, которые в ее отсутствие не пересекали бы области, ограниченной поверхностью частицы;
- в-третьих, на ионы, движущиеся вблизи поверхности частицы, действует сила зеркального отображения. Под действием этой силы еще некоторая часть ионов осядет на поверхности частицы;
- в-четвертых, концентрация ионов вблизи частицы окажется меньше, чем вдали, из-за поглощающего действия поверхности частицы, а также, из-за создания частицей отталкивающего кулоновского поля, которое особенно велико вблизи ее поверхности. Из-за наличия градиента концентрации возникает диффузия ионов к частице, которая будет стремиться выровнять концентрацию. За счет этого еще часть ионов сможет осесть на поверхности частицы.
Все выше перечисленные силы заставляют ионы двигаться к поверхности частицы. Препятствует этому движению лишь одна сила: сила отталкивания между ионами, осевшими на частицу, и ионами, приближающимися к ее поверхности. Очевидно, что зарядка частицы прекратится в тот момент, когда отталкивающая сила станет равной сумме всех притягивающих [12].
Процесс зарядки частиц за счет механической, химической и те- пловой электризации наиболее сложен и мало изучен, поскольку в основе его лежат сложные молекулярные процессы. Наиболее часто на практике встречается электризация за счет трения частиц друг о друга и о стенки технологических аппаратов. Известно, например, насколько сильно электризуются при трении изделия из синтетических материалов, которые являются хорошими диэлектриками [12,21].
Интенсивность зарядки и величина естественного заряда частиц зависит от ряда факторов и в первую очередь от ионного состояния воздушной среды.
Источниками естественной ионизации в приземном слое воздуха являются [44]:
-излучение радиоактивных веществ, содержащихся в земной коре и воздухе;
-космические лучи;
-баллоэлектрический эффект (дробление и распыление воды) ;
-электрические разряды в атмосфере.;
-трибоэлектрический эффект (взаимное трение песчинок, частиц пыли, и т.п.) .
Интенсивность действия какого-либо естественного ионизатора оценивается числом пар ионов, образующихся в единице объема в секунду при нормальных условиях.
Суммарная интенсивность ионообразования в приземных слоях атмосферы составляет в среднем 15-18 пар ионов/(см3-с) Для некоторых районов под влиянием местных ионизирующих факторов эта величина может быть выше.
В атмосферном воздухе процесс ионообразования протекает непрерывно, однако увеличение числа аэроионов любой из группы не беспредельно, так как одновременно с ионообразованием протекают ионоуничтожающие процессы, связанные с рекомбинацией, диффузией и адсорбцией. Процесс рекомбинации характеризуется коэффициентом рекомбинации, который пропорционален концентрации аэроионов обоих знаков. При нормальных условиях давления и температуры в сухом и чистом воздухе для мелких аэроионов коэффициент рекомбинации а=1,6-1СГ6 см3/с. Данные различных исследований коэффициентов рекомбинации для различных групп аэроионов приведены в табл.2.2 [44].
Определение напряженности электрического поля в системе плоских электродов «диэлектрик-диэлектрик»
Напряженность электрического поля в межэлектродном промежутке электростатического фильтра, как уже. отмечалось ранее (п. 1.5.), является определяющим фактором, влияющим на эффективность очистки фильтра. При проектировании аппаратов электроочистки воздуха, стремятся к максимально возможной величине напряженности поля в зоне осаждения, которая ограничена электрической прочностью межэлектродного промежутка. При нормальных атмосферных условиях напряженность пробоя воздуха составляет =3000 кВ/м [9] .
Для предотвращения пробоя межэлектродного промежутка, в существующих двухзонных электрофильтрах напряжение на осадительных электродах значительно снижено. Однако, в случае попадания в межэлектродный промежуток относительно крупных частиц пробой возможен даже при заниженном напряжении. При пробоях межэлектродного промежутка резко ухудшается качество работы электрофильтра, снижается его эффективность.
В настоящее время имеет место тенденция использования осадительных электродов, выполненных с покрытием из диэлектрического материала. Однако, такие электроды, наряду с положительными свойствами (возможность увеличения напряженности электрического поля при одновременном повьшіении надежности работы электрофильтра за счет предотвращения межэлектродных пробоев в зоне осаждения), имеют недостаток - они сложны и трудоемки в изготовлении. Дальнейшее развитие в данном направлении было использование системы и плоских осадительных электродов «металл-диэлектрик». В работе [17] в двухзонных электрофильтрах в зоне осаждения, за счет использования системы плоских электродов «металл-диэлектрик», удалось поднять напряженность поля до 12 103 В/см.
С целью создания более высокой напряженности в зоне осаждения электростатического фильтра и повышения его надежности, нами была предложена система плоских диэлектрических электродов, которая отличается от известных тем, что осадительные электроды, как заземленный, так и потенциальный, выполнены из диэлектрического материала. Определение напряженности электрического поля в системе плоских диэлектрических электродов теоретическим путем не представляется возможным, поэтому напряженность поля в данной системе была изучена экспериментальным путем.
Программой предусматривалось исследование напряженности электрического поля в системе плоских диэлектрических электродов в зависимости от диэлектрической проницаемости материала электродов E=f(s) и напряжения приложенного к электродам Ед=/(Ц)Г а также распределение напряженности в межэлектродном промежутке.
В основу методики исследования напряженности электрического поля был положен метод пробного тела [5,12,17,52]. Для исследования зависимостей Ед=/(є;Ц) был разработан и изготовлен экспериментальный стенд (рис.3.1).
В качестве пробного тела использовался стальной шарик диаметром 4,95 мм, массой 0,25 г, подвешенный на капроновой нити диаметром 10 мкм. Удельное сопротивление нити составило 1013 Ом/см. Длина подвеса пробного тела равнялась 50 см. На столе, с помощью капроновых растяжек, закреплялись две системы плоских электродов 4 и 5 - система «диэлектрик - диэлектрик» и система «металл - металл». По горизонтали система электродов перемешается на платформе 6, что позволяло изучать напряженность поля в межэлектродном промежутке в горизонтальной плоскости. Механизм 3 перемещает пробное тело по вертикали, что дает возможность изучать напряженность поля в вертикальной плоскости.
Пробное тело заряжалось методом касания к электроду, запитанному от источника высокого напряжения аппарата аэроионизатора типа «Рязань 101». Величина заряда была выбрана исходя из условий его стабильности в ходе эксперимента и минимального искажения исследуемого поля с учетом рекомендаций, изложенных в [17] .
Благодаря высокому удельному сопротивлению нити подвеса, заряд пробного тела во время эксперимента оставался практически постоянным. Для проверки этого заряженный шарик помещался в поле плоского конденсатора с плоскими диэлектрическими электродами. Наблюдения показали, что в течении первых пяти минут отклонение пробного тела возрастало, после чего оставалось постоянным в течении часа (рис.3.2).
Колебания в отклонении шарика происходили за счет колебания напряжения в сети. Для исключения колебаний напряжения использовался стабилизатор напряжения.
Следует отметить, что стабильность заряда зависела от влажности окружающей среды и бьша возможна только при влажности воздуха менее 75%. Относительная влажность воздуха в процессе эксперимента контролировалась с помощью двух гигрометров типа М-б8 (№1-10839; №2-10690).
Напряжение на электродах измерялось киловольтметром типа С-96. В качестве источника высокого напряжения использовался аппарат АКИ-70. Электрическая схема экспериментального стенда представлена на рис.3.3.
Отклонение пробного тела фиксировалось с точностью 0,3 мм при помощи оптической системы 7 (рис.3.1), состоящей из фотообъектива, имеющего фокусное расстояние 21 см и окуляра-микрометра. Оптическая система имела 3-х кратное увеличение.
В качестве системы «Д-Д» использовались плоские пластины с размерами 130x197 мм, изготовленные из различных диэлектрических материалов (приложение 3) Всего было использовано 8 пластин толщиной от 0,5 до 4 мм. диэлектрическая проницаемость пластин была определена по известным методикам [2,3,10,55,79] при помощи высокочастотного измерителя индуктивности и емкостей типа Е12-1А и измерительного моста Р577. Металлические электроды («М-М»), изготовленные из дюралюминия толщиной 1 мм, имели те же размеры, что и диэлектрические.
Последовательность выполнения эксперимента была следующей. Пробное тело заряжалось методом касания и помещалось в систему «М-М». Далее на электроды подавалось высокое напряжение, которое изменялось ступенчато в пределах от 0 до 15 кВ. После этого высокое напряжение отключалось, система «М-М» менялась на «Д-Д» с помощью механизма перемещения б (рис. 3.1), отклонения шарика фиксировались и опыт повторялся для системы «Д-Д», изготовленных из других диэлектрических материалов.
Наличие системы «М-М», где напряженность поля определяется с помощью известного уравнения E=U/d, позволило наиболее просто определить напряженность поля в системе «Д-Д» при одинаковых напряжениях на пластинах и межэлектродных расстояниях.
Согласно исследованиям, проведенным в [16], соотношение (3.1) справедливо на линейном участке зависимости Al=f(E), т.е. при достаточно малых А/. В данном случае это условие выполнялось во всем диапазоне изучавшихся величин напряженности =(75-ь375)кВ/м.
Исследование воздушной среды в малобъемных помещениях АО «Птицефабрика Челябинская»
Как видно (рис.4.7), во всех помещениях концентрация частиц аэрозоля (КЧА) превышала ЦЦК (3500 шт/л для частиц 0,5 мкм и выше) Исключение составил бокс бактериологической лаборатории. В воздухе которого концентрация аэрозоля была меньше ЦЦК на 3%.
В помещениях ветлаборатории (рис.4.8) большая часть частиц имеют размер менее 0,5 мкм. Так же прослеживается зависимость КЧА от типа помещения. В зависимости от специфики помещений им соответствует своя КЧА. Например, в боксе лаборатории воздух наиболее чист, а в серологическом отделе менее чист, бактериологический отдел занимает промежуточное положение.
Были проведены замеры концентраций снаружи форточки серологического отдела. Результаты показывают (рис.4.9, 4.10), что концентрация частиц размером менее 0,3 мкм снаружи выше, чем внутри помещения, а для размеров более 0,3 мкм ниже.
На основании этого можно сказать, что проветривание помещения с целью снижения концентрации может привести к загрязнению воздуха помещения мелкодисперсньми частицами. Замеры проводились в конце января, а зимой наружный воздух чище, чем летом, поэтому проветривание в летний период может привести к еще большему загрязнению воздуха в помещении.
Дисперсный состав частиц аэрозоля в лаборатории химанализа пищевых продуктов представлен на рис.4.11 Основную часть представляют частицы с размером менее 0,5 мкм (как и ветлаборатории) Различия в КЧА в общем помещении лаборатории и в боксе не существенно, а по некоторым диапазонам в боксе КЧА выше.
Лаборатория химанализа пищевых продуктов находится в помещении, выделенном из общего помещения цеха переработки мяса. Для сравнения КЧА в воздухе цеха и лаборатории были проведены замеры концентрации в помещении цеха, где располагается технологическое оборудование (рис.4.11, 4.12).
Концентрация в помещении цеха во много раз превышает концентрацию в лаборатории, это значит, что более грязный воздух не попадает (или очень незначительно) из цеха переработки в лабораторию. Это говорит о не плохой герметизации лаборатории и применении рациональной системы вентиляции.
Исследование воздуха в зоотехнической лаборатории (рис.4.13) проводилось через несколько минут после отключения оборудования кормоцеха.
Как видно из частицы размером 0,5 мкм и выше имеют очень большую концентрацию. Каждый диапазон размеров частиц превышает ПДК, для частиц размером 0,5 мкм и выше концентрация превышает ПДК в 4-6 раз. Воздух кормоцехов сильно загрязнен пылью [24], в воздухе пыль видна невооруженным взглядом, а на поверхности пола, стен и мебели хорошо виден слой осевшей пыли. Лаборатория находится в одном здании с кормоцехом и в результате неправильно организованной вентиляции и отсутствия, какой либо очистки воздуха пыль из производственных помещений по коридорам, почти беспрепятственно проникает в помещение лаборатории.
На основании исследований дисперсного состава аэрозоля малообъемных помещений АО «Птицефабрика Челябинская» можно сказать, что в большинстве помещений КЧА выше ГЩК. Преобладание в некоторых помещениях частиц размером менее 0,5 мкм, может привести к коагуляции более мелких частиц и увеличению концентрации более крупных.
Во время рабочего дня концентрация пыли в помещении увеличивается по причине деятельности рабочего персонала.
Анализируя уровень загрязнения вышеупомянутых помещений можно назвать основные причины высокой запыленности рассматриваемых помещений :
- высокая концентрация пыли в воздухе на прилегающих к помещениям территориях;
- помещения с повышенными требованиями к чистоте воздуха располагаются в тех же корпусах что и производственные механизмы и технологические линии;
- использование общих каналов вентиляции для МОП и производственных цехов;
- генерация пыли внутренними источниками;
- отсутствие систем очистки воздуха.
